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JP2008503028A - Erasing algorithm for multilevel bit flash memory - Google Patents

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JP2008503028A JP2007527195A JP2007527195A JP2008503028A JP 2008503028 A JP2008503028 A JP 2008503028A JP 2007527195 A JP2007527195 A JP 2007527195A JP 2007527195 A JP2007527195 A JP 2007527195A JP 2008503028 A JP2008503028 A JP 2008503028A
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Abstract

3つ以上のデータ状態(100、200)を有するマルチレベルフラッシュメモリセル(MLB)のセクタを消去して、単一のデータ状態(1000)に至らせる方法(400)が提供される。この発明は、双方向のセクタ消去アルゴリズム(400)を用いて、2つ以上の消去フェーズにおいて、セクタの消去(410、440)、検証(416)、ソフトプログラミング(420、450)、プログラミング(430)を繰り返すことで、高密度なデータ状態分布(300、1000)を実現する。一例では、アルゴリズム(400)は本質的に、第1のフェーズにおいて、双方向の消去パルス、ソフトプログラミングパルスおよびプログラミングパルスを用いて、セクタのすべてのMLBセルを消去して、中間状態(410、600)および対応する閾電圧値に至らせる。次に第2のフェーズ(440、450)では、このアルゴリズムはさらに、セルの所望の最終閾電圧値(1000)に対応する最終データ状態が得られるまで、追加の双方向の消去パルス(440)およびソフトプログラミングパルス(450)を用いて、セクタのすべてのML13セルを消去する。オプションで、後に続くプログラミング動作に備えるために、アルゴリズム(400)は、セクタのメモリセルを高密度化された共通の消去状態(1000)に連続的に至らせる同様の動作における1つまたは複数の追加のフェーズを含んでいてもよい。この方法の一局面では、これらのフェーズのために選択される実際の閾値および/またはデータ状態は、ユーザによって予め定められてメモリデバイスに入力されてもよい。  A method (400) is provided for erasing a sector of a multi-level flash memory cell (MLB) having more than two data states (100, 200) into a single data state (1000). The present invention uses a bidirectional sector erase algorithm (400) to erase sectors (410, 440), verify (416), soft programming (420, 450), programming (430) in two or more erase phases. ) Is repeated to realize a high-density data state distribution (300, 1000). In one example, algorithm (400) essentially erases all MLB cells in the sector using a bi-directional erase pulse, soft programming pulse, and programming pulse in the first phase, and intermediate state (410, 600) and corresponding threshold voltage values. Next, in the second phase (440, 450), the algorithm further includes additional bi-directional erase pulses (440) until a final data state corresponding to the desired final threshold voltage value (1000) of the cell is obtained. And soft programming pulse (450) is used to erase all ML13 cells in the sector. Optionally, to prepare for a subsequent programming operation, the algorithm (400) may include one or more in similar operations that continuously bring the memory cells of the sector to a densified common erase state (1000). Additional phases may be included. In one aspect of the method, the actual thresholds and / or data states selected for these phases may be predetermined by the user and entered into the memory device.

Description

この発明は、一般に、メモリデバイスおよびその類似物に関し、特に、フラッシュメモリデバイスにおけるマルチレベルデータ状態を有するセルのセクタを消去する方法に関する。   The present invention relates generally to memory devices and the like, and more particularly to a method for erasing a sector of cells having multi-level data states in a flash memory device.

コンピュータおよび同様のシステムのためのデータを記憶するために、数多くのさまざまな種類および形式のメモリが存在する。たとえば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)、読出専用メモリ(ROM)、プログラム可能読出専用メモリ(PROM)、電気的プログラム可能読出専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラム可能読出専用メモリ(EEPROM)およびフラッシュメモリはすべて、データの保存に対応して現在利用できるものである。   There are many different types and forms of memory for storing data for computers and similar systems. For example, random access memory (RAM), dynamic random access memory (DRAM), static random access memory (SRAM), read only memory (ROM), programmable read only memory (PROM), electrically programmable read only memory (EPROM) ), Electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) and flash memory are all currently available for data storage.

各タイプのメモリには、それ特有の利点および欠点がある。たとえば、DRAMおよびSRAMでは、データの個別のビットを一度に1つ消去できるが、このようなメモリは、電源を切るとそのデータを失ってしまう。EEPROMは、それに代わって、外部装置を増設しなくても簡単に消去できるが、データの記憶密度が低下し、速度が落ち、さらにコストが高くなる。対照的に、EPROMは、より安価であり、より高密度であるが、消去のしやすさに欠ける。   Each type of memory has its own advantages and disadvantages. For example, in DRAMs and SRAMs, individual bits of data can be erased one at a time, but such memories lose their data when powered off. Instead, the EEPROM can be easily deleted without adding an external device, but the data storage density is reduced, the speed is reduced, and the cost is increased. In contrast, EPROM is cheaper and denser, but lacks ease of erasure.

フラッシュメモリは、EPROMの高密度および低コストの利点とEEPROMの電気的消去性とを兼ね備えていることから、人気のあるメモリタイプとなっている。フラッシュメモリは、書換可能であり、電源なしでも内容を保存できるので、不揮発性である。このメモリは、携帯電話、ポータブルコンピュータ、ボイスレコーダなどの数多くの携帯用電子製品で使用されており、同様に、自動車、航空機、工業用制御システムなどの数多くの大型電子システムでも使用されている。   Flash memory has become a popular memory type because it combines the advantages of high density and low cost of EPROM with the electrical erasability of EEPROM. Flash memory is non-volatile because it can be rewritten and can store its contents without a power source. This memory is used in many portable electronic products such as mobile phones, portable computers and voice recorders, as well as in many large electronic systems such as automobiles, aircraft and industrial control systems.

フラッシュメモリは通常、多数のメモリセルから構成され、そこでは、概して、データの単独のビットが、それぞれのメモリセルに格納され、かつ、それぞれのメモリセルから読出される。セルは一般的に、ホットエレクトロン注入によってプログラミングされ、かつ、ファウラーノルトハイム(Fowler-Nordheim)のトンネリングまたはその他の機構によって消去される。半導体産業における数々の局面でそうであるように、より高度なデバイス記録密度を得て、かつ、半導体ウェハ上のメモリセルの数を増やしたいという要望およびそのための取組みが続いている。同様に、より小型のメモリデバイスに、より多くのデータを保存できるように、デバイスの速度および性能の向上も求められている。   Flash memory is typically composed of a large number of memory cells, where generally a single bit of data is stored in and read from each memory cell. The cell is typically programmed by hot electron injection and erased by Fowler-Nordheim tunneling or other mechanisms. As is the case in many aspects of the semiconductor industry, there is a continuing desire and commitment to obtain higher device recording densities and to increase the number of memory cells on a semiconductor wafer. Similarly, there is a need for improved device speed and performance so that more data can be stored in smaller memory devices.

個々のフラッシュメモリセルは、個別にアドレス指定可能なユニットまたはグループに編成され、それらは、アドレス復号回路を通して、読出動作、プログラミング動作または消去動作を行なうためにアクセスされる。個々のメモリセルは、典型的にはデータのビットを保存するように適合させた半導体構造から構成され、適切な復号およびグループ選択回路を含み、さらに、動作中のセルに電圧を加えるための回路を含む。   Individual flash memory cells are organized into individually addressable units or groups that are accessed through an address decoding circuit to perform read, program, or erase operations. Individual memory cells are typically constructed from semiconductor structures adapted to store bits of data, include appropriate decoding and group selection circuitry, and circuitry for applying a voltage to the operating cell including.

消去動作、プログラミング動作および読出動作は通常、メモリセルの特定の端子に適切な電圧を加えることで実行される。消去動作または書込動作では、適切な電圧が加えられて、電荷がメモリセルから排除されるか、またはメモリセルに格納される。読出動作では、適切な電圧が加えられて、セルに電流が流され、その電流の量は、セルに保存されたデ
ータの値を表わす。メモリデバイスは、メモリデバイスに保存されたデータを判定するために、結果として得られるセルの電流を感知する適切な回路を含み、そのデータは、デバイスのデータバス端子に与えられ、そのメモリデバイスを使用しているシステム内の他のデバイスからアクセスできるようになる。
The erase operation, programming operation and read operation are usually performed by applying an appropriate voltage to a specific terminal of the memory cell. In an erase or write operation, an appropriate voltage is applied to remove charge from the memory cell or to be stored in the memory cell. In a read operation, an appropriate voltage is applied to cause a current to flow through the cell, and the amount of the current represents the value of the data stored in the cell. The memory device includes appropriate circuitry that senses the resulting cell current to determine the data stored in the memory device, the data being provided to the data bus terminal of the device, It can be accessed from other devices in your system.

プログラミング回路は、制御ゲートとして動作するワード線に信号を与え、かつ、ビット線接続を変更することでセルのビットを制御し、それによって、ビットがソースおよびドレイン接続によって保存される。ホットエレクトロン注入などの適切な機構を用いてセルをプログラミングすると、通常、セルの閾電圧が上昇する。消去は一括操作として実行され、セルのアレイまたはセクタは、同時に消去することが可能となり、典型的には、セルにおける閾電圧が低下する。   The programming circuit signals the word line that operates as the control gate and controls the bit of the cell by changing the bit line connection so that the bit is preserved by the source and drain connections. When a cell is programmed using a suitable mechanism, such as hot electron injection, the threshold voltage of the cell usually increases. Erasing is performed as a batch operation, allowing an array or sector of cells to be erased simultaneously, typically reducing the threshold voltage in the cell.

フラッシュメモリの一括消去では、アレイまたはセクタ内のセルは、典型的には、同時に消去され、短い消去パルスを1回または複数回加えることで実行可能である。各々の消去パルスの後、消去の検証または読出が実行されて、アレイにおける各々のセルが、現在「消去されている」(空白)、またはまだ「消去されていない」、または「消去不十分である」(たとえば、セルが、予め定められた限度を上回る閾電圧を有しているかどうか)を判定することができる。消去不十分なセルが検出された場合、すべてのセルが十分に消去されるまで、アレイ全体に消去パルスを追加することができる。しかしながら、このような消去手順では、他のセルが十分に消去される前に、一部のセルが「消去過剰」となる場合がある。たとえば、予め定められた限度を下回って消去された、閾電圧を有するメモリセルは、一般的に消去過剰と見なされる場合がある。いくつかの理由から、メモリセルが消去過剰状態のままであるのは望ましくない。   In batch erase of flash memory, cells in an array or sector are typically erased simultaneously and can be performed by applying a short erase pulse one or more times. After each erase pulse, erase verify or read is performed so that each cell in the array is currently “erased” (blank), or not yet “erased”, or “insufficiently erased”. Can be determined (eg, whether the cell has a threshold voltage above a predetermined limit). If an undererased cell is detected, an erase pulse can be added to the entire array until all cells are fully erased. However, in such an erase procedure, some cells may be “overerased” before other cells are sufficiently erased. For example, a memory cell having a threshold voltage that is erased below a predetermined limit may generally be considered over-erased. For several reasons, it is undesirable for a memory cell to remain in an over-erased state.

使用しているフラッシュアーキテクチャにかかわらず、マルチレベルフラッシュセルを正確に消去およびプログラミングすることは、対応するVtレベルからデータ状態の読出および判定を正確に行なうために狭いVt分布を維持するという複雑な状況を伴い、特に慎重を要する場合がある。さらに、さまざまなマルチレベルでそのような狭い分布を実現したとしても、メモリセルのセクタを、迅速、効率的かつ確実に消去して、許容可能な限度内に至らせることができなければ、競争力のある利点はほとんど得られない可能性がある。   Regardless of the flash architecture used, accurately erasing and programming a multi-level flash cell is a complex that maintains a narrow Vt distribution to accurately read and determine the data state from the corresponding Vt level. Depending on the situation, it may be particularly careful. Furthermore, even if such narrow distributions in various multi-levels are realized, if the sector of the memory cell cannot be erased quickly, efficiently and reliably and brought within acceptable limits, it will compete. There may be little power gain.

上記に鑑みて、マルチレベルフラッシュメモリセルのセクタまたはアレイを消去するための改良された方法が必要とされている。   In view of the above, there is a need for an improved method for erasing a sector or array of multilevel flash memory cells.

発明の開示
この発明の一部の局面について基本的な理解が得られるようにするために、以下にこの発明の簡単な概要を示す。この概要は、この発明の全体像を広範囲にわたって示すものではない。これは、この発明の基本的または重要な構成要素を特定することを意図するものではなく、この発明の範囲を示すことを意図するものでもない。むしろ、この概要の主な目的は、単に後述の詳細な説明の前置きとして、この発明の1つまたは複数の概念を簡単な形で示すことである。
SUMMARY OF THE INVENTION The following presents a simplified summary of the invention in order to provide a basic understanding of some aspects of the invention. This summary is not an extensive overview of the invention. This is not intended to identify basic or critical components of the invention, nor is it intended to indicate the scope of the invention. Rather, the primary purpose of this summary is merely to present one or more concepts of the invention in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

この発明は、2つ以上の消去フェーズ(または層)において、セクタの消去、検証、ソフトプログラミングおよびプログラミングを行なう双方向のセクタ消去アルゴリズムを適用することで、マルチレベルビットフラッシュメモリセル(MLB)のセクタまたはアレイを消去して単一のビット状態(データ状態)に至らせ、より高密度のVt分布を得るも
のである。このアルゴリズムは、一部の従来からある単相法で得られるものよりシグマがの改善されたVt分布を提供する。一例では、第1のフェーズにおいて、双方向の消去パルス、ソフトプログラミングパルスおよびプログラミングパルスを用いて、セクタのすべてのMLBセルを消去して、中間閾電圧値に対応する中間状態に至らせる。第1のフェーズでは、メモリセルが同一の論理状態に至り、かつ、同一の閾電圧に近づく。次に第2のフェーズでは、このアルゴリズムが用いられて、最終データ状態付近の閾電圧レベルの分布がさらに高密度化される。この発明の第2のフェーズでは、最終データ状態に対応するセルの所望の最終閾電圧値が得られるまで、このアルゴリズムは、追加の双方向の消去パルスおよびソフトプログラミングパルスを用いて、セクタのすべてのMLBセルを再度消去する。
The present invention applies to a multi-level bit flash memory cell (MLB) by applying a bidirectional sector erase algorithm that performs sector erase, verify, soft programming and programming in two or more erase phases (or layers). The sector or array is erased to reach a single bit state (data state) to obtain a higher density Vt distribution. This algorithm provides an improved Vt distribution with a sigma over that obtained with some conventional single-phase methods. In one example, in the first phase, a bi-directional erase pulse, soft programming pulse and programming pulse are used to erase all MLB cells in the sector to an intermediate state corresponding to the intermediate threshold voltage value. In the first phase, the memory cells reach the same logic state and approach the same threshold voltage. Next, in the second phase, this algorithm is used to further densify the distribution of threshold voltage levels near the final data state. In the second phase of the invention, the algorithm uses additional bi-directional erase and soft programming pulses to obtain all of the sectors until the desired final threshold voltage value of the cell corresponding to the final data state is obtained. This MLB cell is erased again.

この発明のマルチレベルビットMLBフラッシュメモリセルは、単一の物理ビットを含んでいてもよく、そのビットは、3つ以上のデータ状態に対応する3つ以上のレベルにプログラミング可能である。代替案として、MLBセルは、2つの物理的に別個のビットを有する二重ビットセルまたはミラービットセルを含んでいてもよく、この2つのビットは各々、たとえば4つなど複数のレベルにプログラミングしてもよく、その場合、16の状態が利用可能となる。この方法は、単一ビットおよび二重ビットEEPROMを含む種々のフラッシュメモリアーキテクチャ、および電気的に消去可能なその他の単一ビットまたはマルチビットメモリアーキテクチャにおいて適切に実行可能であり、そのようなセルまたはその変形は、この発明の範囲内にあるものとして考えられる。   The multi-level bit MLB flash memory cell of the present invention may contain a single physical bit, which can be programmed to more than two levels corresponding to more than two data states. Alternatively, the MLB cell may include a double bit cell or a mirror bit cell having two physically separate bits, each of which can be programmed to multiple levels, eg, four. Well, in that case, 16 states are available. This method can be suitably implemented in various flash memory architectures including single bit and double bit EEPROMs, and other single bit or multi-bit memory architectures that are electrically erasable, such cells or Such variations are considered to be within the scope of the invention.

この発明のアルゴリズムのさらに別の局面は、類似の消去動作およびソフトプログラミング動作の追加のフェーズを含み、このフェーズを用いて、メモリセルの閾電圧分布をさらに高密度にすることができる。この追加のフェーズでは、中間状態と最終状態との間で第2の中間論理状態が選択される。セルが、消去、プログラミングおよびソフトプログラミングされて中間状態に至った後、これらのセルは、同様の態様で、消去およびソフトプログラミングされて第2の中間状態に至り、それから最後に最終データ状態に至る。この方法には、MLBメモリセルのセクタまたはアレイが用いるデータ状態の総数を含む任意の数のそうした中間フェーズを適用できる。   Yet another aspect of the algorithm of the present invention includes additional phases of similar erase and soft programming operations that can be used to further increase the threshold voltage distribution of the memory cells. In this additional phase, a second intermediate logic state is selected between the intermediate state and the final state. After the cells are erased, programmed and soft programmed to the intermediate state, these cells are erased and soft programmed in a similar manner to the second intermediate state, and finally to the final data state. . Any number of such intermediate phases can be applied to this method, including the total number of data states used by the sector or array of MLB memory cells.

このように、メモリセルは、Vt分布が狭い共通の消去状態に至るまで消去されて、後に続くプログラミング動作および読出動作に備えられる。この方法の一局面では、ユーザが、これらのフェーズのために選択される実際の閾電圧およびデータ状態を予め定めてメモリデバイスに入力しておいてもよい。   In this manner, the memory cell is erased until reaching a common erase state in which the Vt distribution is narrow, and is prepared for the subsequent programming and reading operations. In one aspect of this method, the user may pre-determine and enter the actual threshold voltage and data state selected for these phases into the memory device.

この発明の1つの方法および実施において、セクタのメモリセルは、たとえば、4つの閾電圧値にそれぞれ対応する4つのデータ状態L1、L2、L3およびL4を有する。この方法では、第1のフェーズの動作において、メモリセルをL2データ状態に対応する中間の閾電圧値に至るまで消去し、次に第2のフェーズの動作において、メモリセルをL1データ状態に対応する最終の閾電圧値に至るまで消去する。   In one method and implementation of the present invention, a memory cell in a sector has, for example, four data states L1, L2, L3 and L4 corresponding to four threshold voltage values, respectively. In this method, in the first phase operation, the memory cell is erased until reaching an intermediate threshold voltage value corresponding to the L2 data state, and then in the second phase operation, the memory cell is corresponded to the L1 data state. Erase until the final threshold voltage value is reached.

この発明のセクタ消去アルゴリズムの別の局面に従って、メモリセルは最初、さまざまな状態にプログラミングされる。この発明の別の局面は、アレイ全体を含むアレイの複数のセクタを消去する方法を提供する。この発明は、デバイスの耐久性および信頼性の状態を維持しながら、最小限の消去時間を用いて、十分に制御された低シグマVt分布を生じさせるMLBメモリセルのアレイのセクタを消去する方法を提供するものである。   In accordance with another aspect of the sector erase algorithm of the present invention, the memory cell is initially programmed to various states. Another aspect of the invention provides a method for erasing a plurality of sectors of an array including the entire array. The present invention is a method for erasing a sector of an array of MLB memory cells that produces a well-controlled low sigma Vt distribution using minimal erase time while maintaining device durability and reliability. Is to provide.

上記およびそれに関連する目的を達成するために、以下の説明および添付の図面に、この発明の特定の例示的な局面および実現化例を詳細に説明する。これらは、この発明の1つまたは複数の局面が用いられ得るさまざまな手段のうちほんの一部を示すものである。
この発明のその他の局面、利点および新規の特徴は、添付の図面と関連して考えたとき、以下のこの発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
To the accomplishment of the foregoing and related ends, the following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects and implementations of the invention. These are just a few of the various ways in which one or more aspects of the present invention may be used.
Other aspects, advantages and novel features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the accompanying drawings.

発明の実施のための形態
この発明の1つまたは複数の局面を、図面を参照して説明する。全体を通して、同一の構成要素の参照には通常同一の参照番号を用い、さらに、各種の構造は必ずしも原寸に比例していない。以下の記述では、説明の目的で、この発明の1つまたは複数の局面を完全に理解できるようにするために、多くの具体的な詳細を示している。しかしながら、当業者にとっては、これら具体的な詳細の程度がより低くても、この発明の1つまたは複数の局面が実施可能であることは明らかであろう。他の例では、この発明の1つまたは複数の局面の説明を容易にするために、周知の構造および装置をブロック図の形式で示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION One or more aspects of the present invention will be described with reference to the drawings. Throughout, the same reference numbers generally refer to the same components, and the various structures are not necessarily in proportion to the actual size. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that one or more aspects of the present invention may be practiced with lower levels of these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing one or more aspects of the present invention.

メモリデバイスの密度を向上させると、メモリ容量の増大につながる。メモリデバイスの製造コストおよび市場性において、密度および容量は重要な考慮事項であり、半導体チップに情報のビットを保存するために用いられるスペースの量に直接関係してくる。たとえば、形状サイズを縮小することによって密度を増大させ、所定サイズのチップにより多くのメモリセルトランジスタを収容するようにすると、高密度化を実現できる。密度の増大および製造コストの低下を図るための別の手法では、マルチレベルセルの技術を使用する。   Increasing the density of memory devices leads to an increase in memory capacity. In memory device manufacturing costs and marketability, density and capacity are important considerations and are directly related to the amount of space used to store bits of information on a semiconductor chip. For example, if the density is increased by reducing the shape size and a larger number of memory cell transistors are accommodated in a chip of a predetermined size, a higher density can be realized. Another approach for increasing density and reducing manufacturing costs uses multi-level cell technology.

マルチレベルセルは、セルに対応付けられた実現可能な論理状態またはデータ状態の数を増やすことでセル密度を増大させ、それによって、単一のメモリセルが、複数のデータビットに対応する情報を保存できるようになる。これを実行する1つの方法は、1つのセル当たり複数のデータ状態に対応する複数(セルレベルおよび状態に関連して3つ以上)の閾電圧(Vt)レベルを用いることであった。これは、従来のフラッシュメモリセルで用いられる2つの状態およびレベルと対照をなす。よって、一例では、単一のミラービットセルは、データの2つの物理ビットを各々、4つの論理状態に対応する4つのVtレベルで格納できる。しかしながら、特により多くのデータビット量が考慮されるにつれて、十分に制御された、または緊密なVtレベルの分布を維持しようとする試みの中、複数のレベルを有するセルは、数多くの新たな問題点を提示している。   Multi-level cells increase cell density by increasing the number of possible logic or data states associated with a cell, so that a single memory cell can store information corresponding to multiple data bits. It can be saved. One way to do this was to use multiple (three or more cell level and state related threshold) threshold voltage (Vt) levels corresponding to multiple data states per cell. This contrasts with the two states and levels used in conventional flash memory cells. Thus, in one example, a single mirror bit cell can store two physical bits of data with four Vt levels each corresponding to four logical states. However, in an attempt to maintain a well-controlled or tight distribution of Vt levels, especially as more data bit amounts are considered, cells with multiple levels are subject to a number of new problems. Presenting points.

これらの傾向の結果として、特に、単一のセルに対してより大きいビット容量が期待されるにつれて、そのようなマルチレベルセルの正確な消去およびそのレベルの判定がますます求められるようになっている。それに応じて、マルチレベルメモリセルを迅速かつ効率的に消去して、消去動作時間および消費電力を節減する必要がある。さらに、十分に制御された狭い消去分布に至るまでセルを消去して(緊密なビット高密度化)、後に続くプログラミング動作でも、プログラミングVt分布が確実に狭くなるようにする必要がある。デバイスの形状が縮小し続け、かつ、メモリセルの密度が高くなるにつれて、このようなデバイスの要件および課題は増大するものと思われる。   As a result of these trends, there is an increasing demand for accurate erasure of such multi-level cells and determination of their levels, especially as greater bit capacity is expected for a single cell. Yes. Accordingly, multi-level memory cells need to be quickly and efficiently erased to save erase operation time and power consumption. Furthermore, it is necessary to erase cells to a well-controlled narrow erase distribution (tight bit density) to ensure that the programming Vt distribution is narrow even in subsequent programming operations. As device geometries continue to shrink and the density of memory cells increases, the requirements and challenges of such devices are likely to increase.

メモリデバイスの製造者は、速度、耐久性、信頼性および各種の動作モードの間に消費される電力について、特定の数値を保証する場合が多い。これらのデバイスの仕様または動作パラメータは、ユーザが、意図したとおりのデバイス性能を確保する上で有益である。したがって、この発明の目的は、適切なMLBフラッシュメモリセルのセクタまたはアレイを消去する方法を提供することであり、この発明は、上記の要件を達成すると同時に、速度、耐久性、信頼性および適用可能な動作モードの間に消費される電力について、特定の数値を提供する。   Memory device manufacturers often guarantee specific numbers for speed, durability, reliability, and power consumed during various modes of operation. These device specifications or operating parameters are beneficial for the user to ensure device performance as intended. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for erasing a suitable MLB flash memory cell sector or array, which achieves the above requirements while at the same time speed, durability, reliability and application. Provide a specific number for the power consumed during possible modes of operation.

セクタ消去アルゴリズムを用いて、マルチレベルフラッシュメモリセルMLBのアレイ
のうち指定されたセクタまたは複数のセクタを消去して、単一のデータ状態に至らせてもよい。この発明の消去アルゴリズムを、たとえば2つ以上の消去フェーズ(または層)で適用してもよい。このアルゴリズムでは、一部の従来からある単相法の場合に比べて、十分に制御された高密度なVt分布を実現できる。この方法は、単一および二重ビットEEPROMを含む種々のフラッシュメモリアーキテクチャ、および電気的に消去可能なその他の単一またはマルチビットメモリアーキテクチャにおいて好適に実施可能であり、そのようなセルまたはその変形は、この発明の範囲内にあるものとして考えられる。
A sector erase algorithm may be used to erase a specified sector or sectors of the array of multi-level flash memory cells MLB to a single data state. The erasure algorithm of the present invention may be applied in, for example, two or more erasure phases (or layers). This algorithm can realize a well-controlled high-density Vt distribution as compared with some conventional single-phase methods. The method can be suitably implemented in a variety of flash memory architectures, including single and double bit EEPROMs, and other single or multi-bit memory architectures that are electrically erasable, such cells or variations thereof. Are considered to be within the scope of this invention.

第1のフェーズでは、この発明のアルゴリズムは、セクタまたはセルグループのすべてのMLBセルを消去して、中間の閾電圧値に対応する中間状態に至らせ、次に、双方向の消去パルス、ソフトプログラミングパルスおよびプログラミングパルスを加える。第1のフェーズによって、メモリセルは、同一の論理状態に至り、かつ、同一の閾電圧に近づく。次に、第2のフェーズでは、このアルゴリズムが用いられて、最終データ状態付近の閾電圧レベルの分布がさらに高密度化される。この発明の第2のフェーズでは、セルが最終データ状態に対応する所望の最終の閾電圧値を達成するまで、このアルゴリズムは、追加の双方向の消去パルスおよびソフトプログラミングパルスを用いて、セクタのすべてのMLBセルを再度消去する。   In the first phase, the algorithm of the present invention erases all MLB cells in a sector or cell group to an intermediate state corresponding to an intermediate threshold voltage value, then a bidirectional erase pulse, soft Add programming pulses and programming pulses. By the first phase, the memory cells reach the same logic state and approach the same threshold voltage. Next, in the second phase, this algorithm is used to further densify the distribution of threshold voltage levels near the final data state. In the second phase of the invention, the algorithm uses additional bi-directional erase and soft programming pulses until the cell achieves the desired final threshold voltage value corresponding to the final data state. Erase all MLB cells again.

最初に図1を参照して、この発明のある局面に従って、4レベルMLBセルの符号なしのVt分布100を示す。Vt分布100は、4つの別個の目標閾電圧を中心とするメモリセル閾電圧の集団を示す。各々の目標閾電圧は、レベルL1、L2、L3およびL4によってそれぞれ指定されるVt値のある範囲を占める。理想的には、各々のレベルは、上下のVt限度、たとえば、Vt0、Vt1、Vt2、Vt3およびVt4の間を中心とする。各種のレベルには、ユーザの要望に応じて、対応するバイナリ状態(たとえば、L1=11、L2=10、L3=01およびL4=00またはL1=00、L2=01、L3=10およびL4=11)を任意で割当てもよい。分布100に対応付けられる4レベルMLBセルは、4つのレベルにプログラミング可能な単一の物理ビットを含んでいてもよいし、またはその代わりとして、2つの物理的に別個のビットを有する二重ビットセルまたはミラービットセルを含んでいてもよく、これら2つのビットは各々、4つなど複数のレベルにプログラミングしてもよく、その場合は16の状態が利用可能となる。   Referring initially to FIG. 1, an unsigned Vt distribution 100 for a 4-level MLB cell is shown in accordance with certain aspects of the present invention. Vt distribution 100 shows a collection of memory cell threshold voltages centered around four distinct target threshold voltages. Each target threshold voltage occupies a range of Vt values specified by levels L1, L2, L3 and L4, respectively. Ideally, each level is centered on the upper and lower Vt limits, eg, between Vt0, Vt1, Vt2, Vt3 and Vt4. Various levels have corresponding binary states (eg, L1 = 11, L2 = 10, L3 = 01 and L4 = 00 or L1 = 00, L2 = 01, L3 = 10 and L4 = 11) may be arbitrarily assigned. A four-level MLB cell associated with distribution 100 may include a single physical bit that can be programmed into four levels, or alternatively, a dual-bit cell having two physically distinct bits. Or it may include mirror bit cells, and each of these two bits may be programmed to multiple levels, such as four, in which case 16 states are available.

この発明の方法は、正および負のVt分布の任意の組合せを有するMLBメモリデバイスにおいて好適に実行される。たとえば、図1では、メモリセルの0電位または別の基準電位として、Vt0、Vt4または別のそのようなVt限度のいずれを使用するにせよ、この発明の方法を等しく適用することができる。図1の4レベル単一ビットメモリセルの例を考えると、第1のフェーズの動作では、この発明の方法を用いて、最初L3およびL4データ状態にプログラミングされたすべてのメモリセルを消去して、L2データ状態に対応する中間の閾電圧値に至らせることができる。次に、第2のフェーズの動作では、以下により詳しく論じているように、この方法を用いてメモリセルを消去して、L1データ状態に対応する最終の閾電圧値に至らせる。この例では、L1レベルが消去状態に対応することを暗に示しているように見えるが、L1、L4またはその他の任意のレベルが消去状態を表わしてもよい。   The method of the present invention is preferably implemented in an MLB memory device having any combination of positive and negative Vt distributions. For example, in FIG. 1, the method of the present invention is equally applicable regardless of whether Vt0, Vt4, or another such Vt limit is used as the zero potential of the memory cell or another reference potential. Considering the example of the four-level single-bit memory cell of FIG. 1, in the first phase of operation, the method of the present invention is used to erase all memory cells originally programmed to the L3 and L4 data states. , An intermediate threshold voltage value corresponding to the L2 data state can be reached. Next, in a second phase of operation, the memory cell is erased using this method, as discussed in more detail below, to reach the final threshold voltage value corresponding to the L1 data state. In this example, it appears to imply that the L1 level corresponds to the erased state, but L1, L4 or any other level may represent the erased state.

図2は、この発明のある局面に従って、単一ビット8レベルセルの別の例証的な符号なしのVt分布200を示す。図2のVt分布200は、8つの個別の目標閾電圧を中心とするメモリセル閾電圧の集団を表わす。各々の目標閾電圧は、レベルL1からレベルL8で指定されるVt値のある範囲を占める。理想的には、各々のレベルは、上下のVt限度、たとえばVt0からVt8の間を中心とする。各種のレベルには、ユーザの要望に応じて、対応するバイナリ状態(たとえば、L1=111、L2=110、L3=101〜L8=000まで、またはL1=000、L2=001、L3=010〜L8=111まで
)を任意で割当ててもよい。重ねて言うが、この発明の方法は、正および負のVt分布の任意の組合せを有するMLBメモリデバイスにおいて好適に実施されるので、Vt分布200には極性が与えられていない。二重ビットセルが用いられる場合(2つの物理的に別個のビット位置を有する)、8レベルセルは64の有効なデータ状態に対応する。
FIG. 2 illustrates another illustrative unsigned Vt distribution 200 of a single bit 8-level cell in accordance with an aspect of the present invention. The Vt distribution 200 of FIG. 2 represents a collection of memory cell threshold voltages centered on eight individual target threshold voltages. Each target threshold voltage occupies a certain range of Vt values specified by level L1 to level L8. Ideally, each level is centered on the upper and lower Vt limits, eg, between Vt0 and Vt8. Various levels include corresponding binary states (eg, L1 = 111, L2 = 110, L3 = 101 to L8 = 000, or L1 = 000, L2 = 001, L3 = 0100 depending on the user's request. L8 = 111) may be arbitrarily assigned. Again, since the method of the present invention is preferably implemented in an MLB memory device having any combination of positive and negative Vt distributions, the Vt distribution 200 is not given polarity. If a dual bit cell is used (having two physically separate bit positions), an 8-level cell corresponds to 64 valid data states.

図3は、この発明に従った、図1および図2に示すようなマルチレベルセルの1つの例証的なレベルにおけるVt値の集団のVt分布300を示す。Vt分布300の例証的なレベルLXは、理想的には、上下の集団境界レベルLUおよびLLをそれぞれ有する目標のVt(目標)を中心とする。Vt値の集団は、さらに理想的には、上下のVt限度VtX−1およびVtXの間を中心とするが、それは異なっていてもよい。この発明の方法の1つの目的は、集団境界レベルLUおよびLLを狭めて、すなわち「高密度化」して、互いに近付けることである。このような集団の標準偏差を記号で表わすためにシグマがしばしば用いられるが、これは、集団の変化性の尺度である。したがって、より小さいシグマは集団のより狭いガウス分布を表わし、より多くのセル閾電圧が目標のVt(目標)により近接して集まっていることを示す。 FIG. 3 shows a Vt distribution 300 of a population of Vt values at one exemplary level of a multi-level cell as shown in FIGS. 1 and 2 according to the present invention. The exemplary level LX of the Vt distribution 300 is ideally centered on a target Vt (target) having upper and lower collective boundary levels L U and L L , respectively. The population of Vt values is more ideally centered between the upper and lower Vt limits VtX-1 and VtX, but it may be different. One purpose of the method of the invention is to narrow the collective boundary levels L U and L L , ie “densify”, closer to each other. Sigma is often used to symbolize the standard deviation of such populations, which is a measure of population variability. Thus, a smaller sigma represents a narrower Gaussian distribution of the population, indicating that more cell threshold voltages are gathered closer to the target Vt (target).

この発明の考案者の認識として、予測可能な、かつ、十分に制御されてプログラミングされたVt分布をMLBセルから得るための1つの解決策は、まず、あるグループ内のすべてのセルを共通の消去状態に至らせることであり、その状態では、予測可能なように十分に制御されて消去されたVt分布を有する。この発明の考案者がさらに観察および認識した点は、メモリセルのある特定のグループに対してある動作が実行されるたびに、そのグループは、次第にそれ自身を高密度化またはフィルタリングして、同一のVt電位により近付く傾向があることである。したがって、発明者は、2つ以上の別個のVtレベル値の間において、2つ以上のフェーズで反復してセルを消去、プログラミングおよびソフトプログラミングする双方向の方法を考案した。これらの反復動作によって、次第にセル分布は狭くなり、かつ、セルを高密度化して共通のデータ状態に至らせる傾向がある。   As the inventors of the present invention recognize, one solution for obtaining a predictable and well-controlled programmed Vt distribution from an MLB cell is to first make all cells in a group common To the erased state, which has a Vt distribution that is well controlled and erased in a predictable manner. The inventor of the present invention further observed and recognized that each time an operation is performed on a particular group of memory cells, the group progressively densifies or filters itself to the same It tends to be closer to the Vt potential. Accordingly, the inventor has devised a bi-directional method of repeatedly erasing, programming and soft programming a cell in two or more phases between two or more distinct Vt level values. These repetitive operations tend to narrow the cell distribution and tend to increase the cell density to a common data state.

たとえば、この発明の一局面では、消去動作が用いられて、最も低速の消去ビットが確実にVt≦LUレベルに適合される、その一方で、プログラミング動作およびソフトプログラミング動作が用いられて、最も低速のVtビットが確実にVt≧LLレベルに適合される。別の言い方をすれば、この発明の一局面では、消去動作を用いて、LU境界から目標のVt(目標)に向かってセルのVt集団を縮小させることができ、その一方で、別の方法の局面では、プログラミングおよびソフトプログラミングを用いて、LL境界から目標のVt(目標)値に向かってセルのVt集団を高くすることができる。結果として、発明者の観察では、Vtを対向する方向に移動させようとする各々の連続的な交互の動作、たとえば、消去動作の次にソフトプログラミング動作、その次に消去動作などを伴うと、Vt集団のシグマが有利に低下し、かつ、ビットを高密度化させる。この発明の方法は、セルのVt分布集団が、各々の連続的な動作によって、目標のVt(目標)値に向けて、徐々に微調整されるという点で逐次近似の手法に類似している。結果として、この方法は、他の一部の従来からある単相法に比べて、高速かつエネルギ効率のよいものとなり得る。 For example, in one aspect of the invention, an erase operation is used to ensure that the slowest erase bit is adapted to the Vt ≦ L U level, while programming and soft programming operations are used most The slow Vt bit is reliably matched to Vt ≧ L L level. In other words, in one aspect of the invention, an erase operation can be used to reduce the Vt population of cells from the L U boundary toward the target Vt (target), while another In the method aspect, programming and soft programming can be used to increase the Vt population of cells from the LL boundary toward the target Vt (target) value. As a result, the inventor's observation is that each successive alternating operation that attempts to move Vt in the opposite direction, such as an erase operation followed by a soft programming operation and then an erase operation, The sigma of the Vt population is advantageously reduced and the bits are densified. The method of the present invention is similar to the successive approximation method in that the Vt distribution population of the cells is gradually fine-tuned toward the target Vt (target) value by each successive operation. . As a result, this method can be faster and more energy efficient than some other conventional single-phase methods.

好適なフラッシュMLBフラッシュメモリセルのアレイのうち1つまたは複数のセクタまたはグループにおいて実行されるセクタ消去アルゴリズムまたはグループ消去アルゴリズムによって、この発明の方法が容易になる。この発明のアルゴリズムは、たとえば2つ以上の消去フェーズ(または層)で適用してもよく、かつ、選択されたセクタを消去して単一のデータ状態に至らせ、後に続くプログラミング動作を向上させる。このアルゴリズムによって、マルチレベルメモリセルの十分に制御された高密度のVt分布が得られ、それによって、消去速度および効率を向上させて、デバイス密度およびメモリ容量を効果的に高めることができる。この発明の消去アルゴリズムおよび方法は、2つのフェーズにお
いて、アレイの各々のセクタ全体に、双方向に適用され、かつ、均一に分配される。
A sector erase algorithm or group erase algorithm performed in one or more sectors or groups of an array of suitable flash MLB flash memory cells facilitates the method of the present invention. The algorithm of the present invention may be applied in, for example, two or more erase phases (or layers), and erase selected sectors to a single data state, improving subsequent programming operations. . This algorithm results in a well-controlled high-density Vt distribution for multilevel memory cells, which can increase erase speed and efficiency, effectively increasing device density and memory capacity. The erasure algorithm and method of the present invention are applied bi-directionally and evenly distributed across each sector of the array in two phases.

この方法を一連の動作または事象として、以下で例示および説明しているが、この発明は、そのような動作または事象の例示した順序によって限定されるものではないことがわかるであろう。たとえば、一部の動作を別の順序で行なってもよいし、および/または、ここで例示および/または説明しているものとは別の動作または事象とともに行なってもよい。さらに、この発明の1つまたは複数の局面に従う方法を実行するために、例示の手順がすべて必要なわけではない。なお、これら動作の1つまたは複数を、1つまたは複数の個別の動作またはフェーズで実行してもよい。   Although this method is illustrated and described below as a series of operations or events, it will be understood that the invention is not limited by the illustrated order of such operations or events. For example, some operations may be performed in a different order and / or with other operations or events than those illustrated and / or described herein. Moreover, not all illustrated procedures may be required to implement a method in accordance with one or more aspects of the present invention. Note that one or more of these operations may be performed in one or more individual operations or phases.

図4Aは、この発明に従うMLBフラッシュメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法400のフロー図を示す。全体を通して「セクタ」という語を用いているが、この語は、セルの1つの特定のグループに限定されると解釈されるものではなく、むしろ、MLBセルの任意のグループに適用可能であると理解されるべきである。図4Bから図4Fはさらに、図4AのMLBセクタ消去方法400における各種の動作の詳細のフロー図を示す。以下に続く方法の説明および図4Bから図4Fの例示のために、4レベルフラッシュメモリセルは、図1のものに類似しており、L1は空白または消去された状態を表わし、L4は最高レベルを表わすものとする。この例では、L1は消去された状態を表わすが、方法400は、MLBメモリセルのあらゆるレベルの割当およびVt分布極性に有効であり、その差異はこの発明の範囲内にあるものと考えられると理解されたい。   FIG. 4A shows a flow diagram of an exemplary method 400 for erasing a sector or array of MLB flash memory cells according to the present invention. Although the term “sector” is used throughout, this term is not to be construed as limited to one particular group of cells, but rather is applicable to any group of MLB cells. Should be understood. 4B to 4F further show a detailed flow diagram of various operations in the MLB sector erase method 400 of FIG. 4A. For the following method description and for the illustration of FIGS. 4B-4F, the four level flash memory cell is similar to that of FIG. 1, L1 represents blank or erased state, and L4 is the highest level. . In this example, L1 represents an erased state, but method 400 is valid for any level assignment and Vt distribution polarity of the MLB memory cell, and the difference is considered to be within the scope of the present invention. I want you to understand.

たとえば、図4Aの方法400は、この発明に従うメモリセルを双方向に消去するための2相アルゴリズムを含む。方法400の第1のフェーズは、たとえば、ステップ402、410、420および430を含み、一方、第2のフェーズは、ステップ440、450および460を含む。方法400の第1のフェーズにおいて、セルは基本的に中間の閾電圧値(IV)(たとえば、図1の4つのレベルのうちL2)に至り、一方、第2のフェーズにおいて、それらのセルはさらに消去されて、最終の閾電圧(FV)(たとえば、L1は消去された状態として用いられるとすると、図4の4つのレベルのうちL1)に至る。   For example, the method 400 of FIG. 4A includes a two-phase algorithm for bidirectionally erasing memory cells according to the present invention. The first phase of method 400 includes, for example, steps 402, 410, 420, and 430, while the second phase includes steps 440, 450, and 460. In the first phase of the method 400, the cells basically reach an intermediate threshold voltage value (IV) (eg, L2 of the four levels of FIG. 1), while in the second phase, the cells Further, it is erased to reach a final threshold voltage (FV) (for example, L1 is used as an erased state, L1 among the four levels in FIG. 4).

たとえば、MLBセクタ消去方法400の第1のフェーズは402で始まり、セクタまたはアレイの異なる部分は最初、異なるレベルにプログラミングされていてもよい(たとえば、一部を図1のL1、L2、L3またはL4レベルにする)。410では、アレイのうち選択された1つのセクタまたは複数のセクタ内のすべてのメモリセルが消去されて、中間値IVに至る。図4Bの動作410は、414でセクタに消去パルスを反復して適用することにより、416でセクタのすべてのメモリセルが少なくとも中間の閾電圧値IVに至るまで消去された(たとえば、Vt≦IVであり、すべてのセルが図1のL2に至るまで消去された)と判定されるまで、セクタのすべてのメモリセルを双方向に消去およびテストする1つの実現化例を示す。反復することで実行される。   For example, the first phase of MLB sector erase method 400 begins at 402, and different portions of the sector or array may initially be programmed to different levels (eg, some of L1, L2, L3 in FIG. 1 or L4 level). At 410, all memory cells in the selected sector or sectors of the array are erased to an intermediate value IV. Operation 410 of FIG. 4B is performed by repeatedly applying an erase pulse to the sector at 414 until all memory cells in the sector have been erased at least to an intermediate threshold voltage value IV at 416 (eg, Vt ≦ IV One implementation is shown in which all memory cells in a sector are erased and tested in both directions until it is determined that all cells have been erased to L2 in FIG. It is executed by iterating.

420では、410の消去動作で過剰消去されたセルが最終値FVに至るまでソフトプログラミングされる(たとえば、過剰消去されたセルが図1のL1に至るまでソフトプログラミングされる)。図4Cの動作420は、過剰消去されたセルをソフトプログラミングして最終値に至らせる一例を示しており、この動作は、424で選択されたセルが過剰消去されているかどうか(Vt<FV)を検証し、次に426でいまだ過剰消去されているセルにソフトプログラミングパルスを加え、424で再度セルを検証し直すことを反復して行なわれる。428ですべての過剰消去されたセルが最終値FV(たとえば、図1のL1)に復帰していると判定されるまで、このソフトプログラミングおよび検証処理は、各々の過剰消去されたセルに対して反復して続く。   At 420, the overerased cells in the erase operation of 410 are soft programmed until the final value FV (eg, the overerased cells are soft programmed until L1 in FIG. 1). Operation 420 of FIG. 4C illustrates an example of soft programming an over-erased cell to a final value, which indicates whether the cell selected at 424 has been over-erased (Vt <FV). , Then applying a soft programming pulse to the still over-erased cell at 426 and re-verifying the cell at 424 is repeated. This soft programming and verification process is performed for each overerased cell until it is determined at 428 that all overerased cells have returned to the final value FV (eg, L1 in FIG. 1). Continue iteratively.

430では、最終値FVにある(たとえば、L1にある)残りのすべてのセルが中間値(たとえば図1のL2)にプログラミングされて、セクタのすべてのセルを単一の状態に至らせる。図4Dの動作430は、434で選択されたセルがFVのままであるかどうか(Vt=FV)を検証し、次に、セルがFV(たとえば、L1)のままである場合、436でプログラミングパルスを加え、434で再度セルを検証し直すことを反復して行なうことにより、すべての最終値FVセルを中間値IVにプログラミングする一例を示している。このプログラミングおよび検証処理は、438ですべてのFVレベルセルが中間値IV(たとえば、図1のL2)にプログラミングされていると判定されるまで、各々のFVレベルセルに対して反復して続く。この時点および第1のフェーズの終わりで、すべてのセルは、同一の中間値状態に至っており、かつ、適度のVt分布シグマを有する。この例における最終値セルという語は、セクタ全体が最終的に消去されて至ることになる状態に、最初にプログラミングされているセルを指す。この例では、それは、消去方法400の最初で既にL1にプログラミングされているセルに相当する。   At 430, all remaining cells at final value FV (eg, at L1) are programmed to an intermediate value (eg, L2 in FIG. 1) to bring all cells in the sector to a single state. Operation 430 of FIG. 4D verifies whether the cell selected at 434 remains FV (Vt = FV), and then programming at 436 if the cell remains FV (eg, L1). An example is shown in which all final value FV cells are programmed to an intermediate value IV by iteratively applying pulses and revalidating the cell at 434. This programming and verification process continues iteratively for each FV level cell until it is determined at 438 that all FV level cells are programmed to an intermediate value IV (eg, L2 in FIG. 1). At this point and at the end of the first phase, all cells have reached the same intermediate state and have a moderate Vt distribution sigma. The term final value cell in this example refers to the cell that is initially programmed in a state where the entire sector will eventually be erased. In this example, it corresponds to the cell already programmed to L1 at the beginning of the erase method 400.

MLBセクタ消去方法400の第2のフェーズでは、Vt分布のシグマがさらに向上する。図4Aの440では、アレイのうち選択された1つのセクタまたは複数のセクタ内におけるすべてのメモリセルが再度消去されるが、ここでは最終値FV(たとえば、図1のL1)に至る。図4Eの動作440は、セクタのすべてのメモリセルを反復して消去およびテストする一例を示し、この動作は、446でセクタのすべてのメモリセルが少なくとも最終値FVに至るまで消去された(たとえば、Vt≦FVであり、すべてのセルが図1のL1に至るまで消去された)と判定されるまで、444でセクタに消去パルスを加えることを反復することで行なわれる。   In the second phase of the MLB sector erasing method 400, the sigma of the Vt distribution is further improved. At 440 in FIG. 4A, all memory cells in the selected sector or sectors in the array are erased again, but here reaches the final value FV (eg, L1 in FIG. 1). Operation 440 of FIG. 4E illustrates an example of iteratively erasing and testing all the memory cells in the sector, which is erased at 446 until all the memory cells in the sector reach at least the final value FV (eg, Vt.ltoreq.FV, and it is determined that all cells have been erased until reaching L1 in FIG.

450では、再度、440の消去動作で過剰消去されたセル(たとえば、Vt<FV)がソフトプログラミングされて、最終値FVに復帰する(たとえば、過剰消去されたセルを図1のL1にソフトプログラミングする)。図4Fの動作450は、過剰消去されたセルを最終値にソフトプログラミングする一例を示し、この動作は、454で選択されたセルが過剰消去されているかどうか(Vt<FV)を検証し、次に、456でまだ過剰消去された状態のセルにソフトプログラミングパルスを加え、454で再度セルを検証し直すことを反復して行なわれる。458で過剰消去されたすべてのセルが最終値FV(たとえば、図1のL1)に復帰したと判定されるまで、このソフトプログラミングおよび検証処理は、各々の過剰消去されたセルに対して反復して続く。その後、方法400は460で終了し、アレイのうち1つまたは複数のセクタのすべてのMLBフラッシュメモリセルは、同一のデータ状態に至っており、かつ、狭いVt集合分布内で最終値FVを中心とする消去された状態に至っている。   At 450 again, the over-erased cell (eg, Vt <FV) in the erase operation of 440 is soft-programmed to return to the final value FV (eg, the over-erased cell is soft-programmed to L1 in FIG. 1). To do). Operation 450 of FIG. 4F illustrates an example of soft programming an over-erased cell to a final value, which verifies whether the cell selected at 454 is over-erased (Vt <FV), and then In addition, a soft programming pulse is applied to the cell that is still over-erased at 456 and the cell is re-verified at 454 again. This soft programming and verification process is repeated for each overerased cell until it is determined that all cells overerased at 458 have returned to the final value FV (eg, L1 in FIG. 1). Continue. Thereafter, the method 400 ends at 460 and all MLB flash memory cells in one or more sectors of the array have reached the same data state and centered on the final value FV within a narrow Vt set distribution. Has reached an erased state.

この発明の別の局面に従って、方法400の消去動作、プログラミング動作およびソフトプログラミング動作で用いられる各種の電圧を調整して、ビットのアルゴリズムおよび高密度化をさらに最適化かつ迅速化できる。   In accordance with another aspect of the present invention, various voltages used in the erase, programming and soft programming operations of method 400 can be adjusted to further optimize and speed up the bit algorithm and densification.

図5は、この発明の方法によるセクタ消去に好適な、各種の初期の論理状態および対応するVtレベルにプログラミングされたMLBフラッシュメモリセルのセクタまたはアレイのうちいくつかの例証的なメモリセルのVtレベルのグラフを示す。続いて、図6から図10は、この発明のMLBセクタ消去方法の各種の処理ステップから生じた、たとえば、図4Aの2相アルゴリズムおよび方法400を用いる図5の例証的なメモリセルのVtレベルのグラフを示す。   FIG. 5 illustrates the Vt of some exemplary memory cells of a sector or array of MLB flash memory cells programmed to various initial logic states and corresponding Vt levels suitable for sector erase according to the method of the present invention. A level graph is shown. Subsequently, FIGS. 6-10 result from the various processing steps of the MLB sector erase method of the present invention, eg, the Vt level of the illustrative memory cell of FIG. 5 using the two-phase algorithm and method 400 of FIG. 4A. The graph of is shown.

たとえば、図5は、メモリセルのセクタまたはアレイの異なる部分からの6つのメモリセル、セル1、セル2、セル3、セル4、セル5およびセル6の無作為の選択およびプログラミング500を示す。セル1からセル6は、最初さまざまなVtレベル(たとえば、
図1のL1、L2、L3およびL4)にプログラミングされており、それらのレベルは、たとえば単一ビット4レベルMLBメモリセルの4つの論理状態のうち1つに対応する。図5の例では、図示のとおり、セル1はL4にプログラミングされ、セル2はL4にプログラミングされ、セル3はL3にプログラミングされ、セル4はL2にプログラミングされ、セル5はL1にプログラミングされ、セル6はL1にプログラミングされている。
For example, FIG. 5 shows random selection and programming 500 of six memory cells, cell 1, cell 2, cell 3, cell 4, cell 5 and cell 6, from different portions of a sector or array of memory cells. Cell 1 through cell 6 initially have different Vt levels (eg,
L1, L2, L3 and L4) of FIG. 1 and their levels correspond to, for example, one of four logic states of a single bit 4-level MLB memory cell. In the example of FIG. 5, cell 1 is programmed to L4, cell 2 is programmed to L4, cell 3 is programmed to L3, cell 4 is programmed to L2, cell 5 is programmed to L1, as shown. Cell 6 is programmed to L1.

図6は、方法400の第1のフェーズの消去動作410の結果600を示し、ここでは、1つまたは複数のセクタのすべてのセルが消去されて、中間の閾電圧値IV(たとえば、L2レベル)に至っている。発明者の観察では、セルは通常、セルが始まったレベルにある程度比例して消去される。たとえば、「より高度な」L4レベルから生じるセルは通常、L3、L2およびL1レベルなどの「より低度な」レベルから生じるセルに比べて、消去パルスおよびセルに与えられる電位によって大きく変動する。よって、1つまたは複数の消去パルスに続いて、図6は、セルが「下に」移動し、L3およびL4から生じるセルは、L1およびL2レベルから生じるものに比べて大きい割合で移動したことを示す。   FIG. 6 shows the result 600 of the erase operation 410 of the first phase of the method 400, where all cells in one or more sectors are erased to an intermediate threshold voltage value IV (eg, L2 level). ). In our observation, cells are usually erased to some extent proportional to the level at which the cell started. For example, cells originating from “higher” L4 levels typically vary more greatly with erase pulses and the potential applied to the cells than cells resulting from “lower” levels such as L3, L2 and L1 levels. Thus, following one or more erase pulses, FIG. 6 shows that the cells have moved “down” and that the cells originating from L3 and L4 have moved at a greater rate than those originating from the L1 and L2 levels. Indicates.

常に、1つまたは複数のセル(たとえばセル2)がわずかに大きい消去後の閾値を有し、かつ、最終的にL2レベルに対応するデータ状態に達するためにより多くの消去パルス(またはより大きい消去電位)を必要とする場合がある。しかしながら、消去動作410は一括操作であるので、結果として、セル2が十分に消去されてL2レベルに至る前に、L1から発生するセル5およびセル6が、図6に示すように過剰消去される(たとえば、Vt<FV)可能性がある。このようなセルは、次の420で取り上げているように、過剰消去された状況を修正するために、あるレベルのプログラミングおよび/またはソフトプログラミングを必要とする。   Always one or more cells (eg cell 2) have a slightly larger post-erase threshold and eventually more erase pulses (or larger erases) to reach the data state corresponding to the L2 level Potential) may be required. However, since erase operation 410 is a collective operation, cell 5 and cell 6 generated from L1 are overerased as shown in FIG. 6 before cell 2 is sufficiently erased and reaches L2 level. (For example, Vt <FV). Such cells require some level of programming and / or soft programming to correct the over-erased situation, as discussed in the next 420.

図7は、方法400の第1のフェーズの図4Aのソフトプログラミング動作420の結果700を示す。たとえば、過剰消去されたセルセル5およびセル6は、ソフトプログラミングされて(たとえば、図4Cを参照)、最終値FV(たとえば、図1のL1)に復帰する。   FIG. 7 shows the result 700 of the soft programming operation 420 of FIG. 4A in the first phase of the method 400. For example, over-erased cell cells 5 and 6 are soft programmed (see, eg, FIG. 4C) to return to the final value FV (eg, L1 in FIG. 1).

図8は、図4Aの方法400の第1のフェーズのプログラミング動作430の結果800を示す。430では、残りの最終値FVセル、たとえば、セル3、セル4、セル5、セル6を含む、L1にある、またはL1に近接するすべてのセルが、中間値にプログラミングされ、そのセクタのすべてのセルが単一の状態(たとえばL2)に至る。上述したように、このことは、セルを検証し、セルにプログラミングパルスを加えることを、そのセルが中間値IV(たとえば、図1のL2)を得るまで反復することによって実現可能である。この時点および第1のフェーズの終わりで、すべてのセルは、同一の中間値状態に至っており、かつ、図8に示すように適度のVt分布シグマを有する。   FIG. 8 shows the result 800 of the first phase programming operation 430 of the method 400 of FIG. 4A. At 430, all remaining cells in the final value FV cell, eg, cell 3, cell 4, cell 5, cell 6, in L1 or close to L1, are programmed to the intermediate value and all of its sectors Cells reach a single state (eg, L2). As described above, this can be accomplished by repeating the verification of the cell and applying a programming pulse to the cell until the cell obtains an intermediate value IV (eg, L2 in FIG. 1). At this point and at the end of the first phase, all cells have reached the same intermediate state and have a moderate Vt distribution sigma as shown in FIG.

図9は、図4Aの方法400の第2のフェーズにおける第2の消去動作440の結果900を示す。第2のフェーズでは、Vt分布のシグマはさらに向上(低下)している。440では、アレイのうち選択された1つのセクタまたは複数のセクタ内のすべてのメモリセル(セル1からセル6)が再度消去されるが、ここでは最終値FV(たとえば、L1)に至る。すべてのメモリセルが少なくとも最終値FV(たとえば、図1のL1)に至るまで消去されたと判定されるまで、セクタのすべてのメモリセルは、消去パルスの反復した適用を受ける(たとえば、図4Eを参照)。しかしながら、重ねて言うが、あるセルがそのセクタにおけるその他のセルに比べて、加えられた消去電圧に対して敏感に反応する場合、このことによって、セル5が示すように、そのセルが過剰消去されたままになる可能性がある。   FIG. 9 shows the result 900 of the second erase operation 440 in the second phase of the method 400 of FIG. 4A. In the second phase, the sigma of the Vt distribution is further improved (decreased). At 440, all memory cells (cell 1 to cell 6) in the selected sector or sectors of the array are erased again, but here reaches the final value FV (eg, L1). Until it is determined that all memory cells have been erased to at least the final value FV (eg, L1 in FIG. 1), all memory cells in the sector are subjected to repeated application of erase pulses (eg, FIG. 4E). reference). However, once again, if a cell is more sensitive to the applied erase voltage compared to other cells in the sector, this will cause the cell to over-erase, as shown by cell 5. May remain.

図10は、方法400の第2のフェーズにおける第2のソフトプログラミング動作45
0の結果1000を示す。450では、440の消去動作で過剰消去されたセル(たとえば、Vt<FV)が再度ソフトプログラミングされて、最終値FV(たとえば、L1)に復帰する。たとえば、セル5は、セルが最終値FV(たとえば、図1のL1)に復帰したと判定されるまで反復して検証され、ソフトプログラミングパルスでソフトプログラミングされ、再度検証されてもよい。
FIG. 10 illustrates a second soft programming operation 45 in the second phase of the method 400.
A result of 1000 is shown. At 450, the cells over-erased in the 440 erase operation (eg, Vt <FV) are soft-programmed again to return to the final value FV (eg, L1). For example, cell 5 may be verified repeatedly until it is determined that the cell has returned to the final value FV (eg, L1 in FIG. 1), soft programmed with a soft programming pulse, and verified again.

その後、方法400は、アレイの1つまたは複数のセクタのうちすべての例証的なMLBフラッシュメモリセル(セル1からセル6)が同一のデータ状態に至り、かつ、最終値FV(たとえば、L1)を中心とする狭いVt集合分布内で消去された状態に至って終了する。   Thereafter, the method 400 causes all illustrative MLB flash memory cells (cell 1 to cell 6) of one or more sectors of the array to reach the same data state and the final value FV (eg, L1). The process ends with an erased state within a narrow Vt set distribution centered at.

中間値IVおよび最終値FVの間で選択された追加の中間レベル値において、追加のフェーズが使用可能であることに留意されたい。たとえば、8レベルMLBメモリセルを使用した場合、第1のIVをL6で確立し、第2のIVをL4で確立し、第3のIVをL2で確立し、最終値FVをL1で確立することができる。別の例では、8レベルMLBメモリセルを使用した場合、第1のIVをL3で確立し、第2のIVをL5で確立し、最終値FVを消去された状態としてL6で確立することができる。   Note that additional phases are available at additional intermediate level values selected between intermediate value IV and final value FV. For example, if an 8-level MLB memory cell is used, the first IV is established at L6, the second IV is established at L4, the third IV is established at L2, and the final value FV is established at L1. be able to. In another example, if an 8-level MLB memory cell is used, the first IV may be established at L3, the second IV may be established at L5, and the final value FV may be established at L6 as an erased state. it can.

この発明を、1つまたは複数の実現化例に関して図示および説明してきたが、当業者であれば、この明細書および添付の図面を読み、理解することで、同等の変更例および変形例が思い浮かぶであろう。この発明は、そのような変形例および変更例をすべて含み、前掲の特許請求の範囲によってのみ限定される。特に、上述の構成要素(組立品、装置、回路など)によって実行される各種の機能に関して、そのような構成要素を説明するのに用いられる語(「手段」の参照を含む)は、別途に指定がない限り、上述の構成要素の特定の機能を実行する(すなわち、機能的に同等な)任意の構成要素に対応することを意図するものであり、それは、ここで示すこの発明の例証的な実現化例において、その機能を実行する開示された構造と構造的には同等でない場合でも該当する。さらに、この発明の特定の特徴を、いくつかの実現化例のうち1つのみに関して開示した場合があったが、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の用途で所望され、かつ、有利となり得る他の実現化例の1つまたは複数の他の特徴と組合せてもよい。さらに、詳細な説明または特許請求の範囲で「含む(includes)」、「有している(having)」、「有する(has)」、「伴う(with)」の語またはそれらの変形が用いられる範囲において、これらの語は、「含む(comprising)」の語と同様に包含的であることを意味する。   While the invention has been illustrated and described with respect to one or more implementations, those skilled in the art will recognize equivalent modifications and variations upon reading and understanding this specification and the accompanying drawings. Will float. The present invention includes all such variations and modifications and is limited only by the scope of the following claims. In particular, with respect to the various functions performed by the components described above (assemblies, devices, circuits, etc.), the terms used to describe such components (including references to “means”) are separately Unless specified, it is intended to correspond to any component that performs a particular function of the above-described component (ie, is functionally equivalent), which is illustrative of the invention presented herein This is true even if the implementation is not structurally equivalent to the disclosed structure that performs that function. Furthermore, although certain features of the invention may have been disclosed for only one of several implementations, such features are desired in any given or particular application, and May be combined with one or more other features of other implementations that may be advantageous. Further, the words “includes”, “having”, “has”, “with” or variations thereof are used in the detailed description or in the claims. In scope, these terms are meant to be inclusive, as are the words “comprising”.

これらのシステムおよび方法を半導体製造の分野で用いて、マルチレベルデータ状態を有するフラッシュメモリデバイスのセルのセクタを消去する方法を提供できる。   These systems and methods can be used in the field of semiconductor manufacturing to provide a method for erasing a sector of a flash memory device cell having a multi-level data state.

この発明のある局面に従う4レベルマルチレベルセルのVt分布の図である。FIG. 6 is a diagram of Vt distribution of a 4-level multilevel cell according to an aspect of the present invention. この発明のある局面に従う8レベルマルチレベルセルのVt分布の図である。FIG. 7 is a Vt distribution diagram of an 8-level multi-level cell according to an aspect of the present invention. セルの1つの例証的なレベルのVt分布であり、この発明のある局面に従い、かつ、図1および図2に示すような、目標のVtを中心とし、かつ、上下の集団境界レベルを有する分布を示す図である。1 is an exemplary level Vt distribution of a cell, according to one aspect of the present invention, and centered on a target Vt and having upper and lower collective boundary levels as shown in FIGS. 1 and 2 FIG. MLBメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法であって、この発明のある局面に従うメモリセルを双方向に消去するための2相アルゴリズムを含む方法を示すフロー図である。FIG. 6 is a flow diagram illustrating an exemplary method for erasing a sector or array of MLB memory cells, including a two-phase algorithm for bidirectionally erasing memory cells according to an aspect of the invention. 図4AのMLBセクタ消去方法に従うMLBメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法におけるさまざまな部分のさらに詳細を示すフロー図である。4B is a flow diagram illustrating further details of various portions in an exemplary method of erasing a sector or array of MLB memory cells in accordance with the MLB sector erase method of FIG. 4A. FIG. 図4AのMLBセクタ消去方法に従うMLBメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法におけるさまざまな部分のさらに詳細を示すフロー図である。4B is a flow diagram illustrating further details of various portions in an exemplary method of erasing a sector or array of MLB memory cells in accordance with the MLB sector erase method of FIG. 4A. FIG. 図4AのMLBセクタ消去方法に従うMLBメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法におけるさまざまな部分のさらに詳細を示すフロー図である。4B is a flow diagram illustrating further details of various portions in an exemplary method of erasing a sector or array of MLB memory cells in accordance with the MLB sector erase method of FIG. 4A. FIG. 図4AのMLBセクタ消去方法に従うMLBメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法におけるさまざまな部分のさらに詳細を示すフロー図である。4B is a flow diagram illustrating further details of various portions in an exemplary method of erasing a sector or array of MLB memory cells in accordance with the MLB sector erase method of FIG. 4A. FIG. 図4AのMLBセクタ消去方法に従うMLBメモリセルのセクタまたはアレイを消去する例証的な方法におけるさまざまな部分のさらに詳細を示すフロー図である。4B is a flow diagram illustrating further details of various portions in an exemplary method of erasing a sector or array of MLB memory cells in accordance with the MLB sector erase method of FIG. 4A. FIG. この発明の方法によるセクタ消去に好適な、さまざまな初期論理状態およびそれに対応するVtレベルにプログラミングされたMLBメモリセルのセクタまたはアレイのうちいくつかの例証的なメモリセルのVtレベルのグラフである。FIG. 4 is a graph of Vt levels of some exemplary memory cells of a sector or array of MLB memory cells programmed to various initial logic states and corresponding Vt levels suitable for sector erase according to the method of the present invention. . 図4Aの2相アルゴリズムを用いたこの発明のMLBセクタ消去方法の処理ステップから生じる、図5の例証的なメモリセルのVtレベルのグラフである。6B is a graph of the Vt level of the exemplary memory cell of FIG. 5 resulting from the processing steps of the MLB sector erase method of the present invention using the two-phase algorithm of FIG. 4A. 図4Aの2相アルゴリズムを用いたこの発明のMLBセクタ消去方法の処理ステップから生じる、図5の例証的なメモリセルのVtレベルのグラフである。6B is a graph of the Vt level of the exemplary memory cell of FIG. 5 resulting from the processing steps of the MLB sector erase method of the present invention using the two-phase algorithm of FIG. 4A. 図4Aの2相アルゴリズムを用いたこの発明のMLBセクタ消去方法の処理ステップから生じる、図5の例証的なメモリセルのVtレベルのグラフである。6B is a graph of the Vt level of the exemplary memory cell of FIG. 5 resulting from the processing steps of the MLB sector erase method of the present invention using the two-phase algorithm of FIG. 4A. 図4Aの2相アルゴリズムを用いたこの発明のMLBセクタ消去方法の処理ステップから生じる、図5の例証的なメモリセルのVtレベルのグラフである。6B is a graph of the Vt level of the exemplary memory cell of FIG. 5 resulting from the processing steps of the MLB sector erase method of the present invention using the two-phase algorithm of FIG. 4A. 図4Aの2相アルゴリズムを用いたこの発明のMLBセクタ消去方法の処理ステップから生じる、図5の例証的なメモリセルのVtレベルのグラフである。6B is a graph of the Vt level of the exemplary memory cell of FIG. 5 resulting from the processing steps of the MLB sector erase method of the present invention using the two-phase algorithm of FIG. 4A.

Claims (10)

メモリセルのセクタを消去して単一のデータ状態(1000)に至らせる方法(400)であって、前記メモリセルは、3つ以上の閾電圧値(100、200)に対応する3つ以上のデータ状態(100、200)を有しており、
メモリセルの前記セクタに対して、前記セクタのすべてのセルが消去されて、中間値に概ね対応する閾電圧に至るまで、ブロック消去動作を実行すること(410)と、
前記セクタの過剰消去されたメモリセルに対して、前記過剰消去されたメモリセルの前記閾電圧が最終値に概ね対応するまで、ソフトプログラミング動作を実行すること(420)と、
前記最終値に対応する閾電圧にあるか、または前記閾電圧の付近にあると判定されたセクタのメモリセルを、前記メモリセルの前記閾電圧が前記中間値に概ね対応するまでプログラミングすること(430)と、
前記セクタに対して、前記セクタのすべてのセルが消去されて、前記最終値に概ね対応する前記閾電圧に至るまで、前記ブロック消去動作を再実行すること(440)と、
前記セクタの過剰消去されたメモリセルに対して、前記最終値に対応する前記閾電圧が得られるまで、ソフトプログラミング動作を再実行すること(450)とを含む方法(400)。
A method (400) of erasing a sector of a memory cell to a single data state (1000), wherein the memory cell has three or more corresponding to three or more threshold voltage values (100, 200) Data state (100, 200)
Performing a block erase operation on the sector of memory cells until all cells of the sector are erased to reach a threshold voltage generally corresponding to an intermediate value (410);
Performing a soft programming operation on the over-erased memory cells of the sector until the threshold voltage of the over-erased memory cells substantially corresponds to a final value (420);
Programming a memory cell in a sector determined to be at or near the threshold voltage corresponding to the final value until the threshold voltage of the memory cell generally corresponds to the intermediate value ( 430),
Re-executing the block erase operation for the sector until all cells of the sector are erased and the threshold voltage approximately corresponding to the final value is reached (440);
Re-executing (450) a soft programming operation for the over-erased memory cells of the sector until the threshold voltage corresponding to the final value is obtained (400).
メモリセルの前記セクタに対して、前記セクタのすべてのセルが消去されて、中間値に概ね対応する閾電圧に至るまで、ブロック消去動作を実行すること(410)はさらに、
前記メモリセルの前記閾電圧が前記中間値に概ね対応するかどうかを識別することにより、前記メモリセルの前記ブロック消去動作を検証すること(416)と、
メモリセルの前記セクタに対して、前記セクタのすべてのセルが、前記中間値に概ね対応する閾電圧を有すると判定されるまで、前記ブロック消去動作を再実行すること(414)とを含む、請求項1に記載の方法(400)。
For the sector of memory cells, performing a block erase operation (410) until all cells of the sector are erased until a threshold voltage approximately corresponding to the intermediate value is reached (410).
Verifying the block erase operation of the memory cell by identifying whether the threshold voltage of the memory cell generally corresponds to the intermediate value (416);
Re-executing (414) the block erase operation for the sector of memory cells until it is determined that all cells of the sector have a threshold voltage generally corresponding to the intermediate value; The method (400) of claim 1.
前記ブロック消去動作を検証するステップ(416)は、前記セクタのそれぞれのメモリセルのビットに概ね対応する閾電圧値を測定し、かつ、前記測定した値を最小の消去閾電圧値と比較することによって、消去されたメモリセルを識別することを含む、請求項2に記載の方法(400)。   Verifying the block erase operation (416) measures a threshold voltage value generally corresponding to a bit of each memory cell of the sector and compares the measured value to a minimum erase threshold voltage value. The method (400) of claim 2, comprising identifying an erased memory cell. 前記セクタの過剰消去されたメモリセルに対して、前記過剰消去されたメモリセルの前記閾電圧が前記中間値に概ね対応するまで、ソフトプログラミング動作を実行すること(420)は、
前記セクタにおいて、過剰消去されたメモリセルを識別すること(424)と、
前記過剰消去されたメモリセルに対して、ソフトプログラミング動作を実行すること(426)と、
前記過剰消去されたメモリセルの前記閾電圧が最終値に対応するかどうかを識別することによって、前記過剰消去されたメモリセルの前記ソフトプログラミング動作を検証すること(424)と、
前記過剰消去されたメモリセルに対して、前記セクタの前記過剰消去されたメモリセルが、前記最終値に対応する閾電圧を有すると判定される(428)まで、前記ソフトプログラミング動作を再実行すること(426)とを含む、請求項1に記載の方法(400)。
Performing a soft programming operation on the over-erased memory cells of the sector until the threshold voltage of the over-erased memory cells substantially corresponds to the intermediate value (420);
Identifying (424) over-erased memory cells in the sector;
Performing a soft programming operation on the over-erased memory cells (426);
Verifying (424) the soft programming operation of the over-erased memory cell by identifying whether the threshold voltage of the over-erased memory cell corresponds to a final value;
For the over-erased memory cell, re-execute the soft programming operation until it is determined (428) that the over-erased memory cell of the sector has a threshold voltage corresponding to the final value. The method (400) of claim 1, comprising:
前記最終値に対応する閾電圧にあるか、または前記閾電圧の付近にあると判定された前記セクタのメモリセルを、前記メモリセルの前記閾電圧が前記中間値に概ね対応するまでプログラミングすること(430)は、
前記最終値に対応する閾電圧を有する前記セクタにおける残りのメモリセルのグループ
を識別すること(434)と、
前記最終値に概ね対応する閾電圧にあるか、または前記閾電圧の付近にあると判定された、前記セクタのすべての残りのメモリセルをプログラミングすること(436)と、
前記メモリセルの前記閾電圧が前記中間値に概ね対応するかどうかを識別する(434)ことによって、前記メモリセルの前記プログラミング動作を検証すること(434)と、
前記最終値に対応する閾電圧にあると判定されたセクタの残りのメモリセルを、前記メモリセルが前記中間値に概ね対応する閾電圧を有すると判定される(438)まで、再度プログラミングすること(436)とを含む、請求項1に記載の方法(400)。
Programming memory cells in the sector that are determined to be at or near the threshold voltage corresponding to the final value until the threshold voltage of the memory cell generally corresponds to the intermediate value. (430)
Identifying (434) a group of remaining memory cells in the sector having a threshold voltage corresponding to the final value;
Programming all remaining memory cells of the sector that have been determined to be at or near a threshold voltage generally corresponding to the final value (436);
Verifying (434) the programming operation of the memory cell by identifying (434) whether the threshold voltage of the memory cell generally corresponds to the intermediate value;
Re-programming the remaining memory cells of the sector determined to be at the threshold voltage corresponding to the final value until the memory cell is determined to have a threshold voltage generally corresponding to the intermediate value (438). The method (400) of claim 1, comprising: (436).
前記セクタに対して、前記セクタのすべてのセルが消去されて、前記最終値に概ね対応する前記閾電圧に至るまで、前記ブロック消去動作を再実行すること(440)は、
前記メモリセルの前記閾電圧が最終値に概ね対応するかどうかを識別することによって、前記メモリセルの前記ブロック消去動作を検証すること(446)と、
メモリセルの前記セクタに対して、前記セクタのすべてのセルが前記最終値に概ね対応する閾電圧を有すると判定されるまで、前記ブロック消去動作を再実行すること(444)とを含む、請求項1に記載の方法(400)。
For the sector, re-performing the block erase operation (440) until all cells of the sector are erased and the threshold voltage approximately corresponding to the final value is reached.
Verifying the block erase operation of the memory cell by identifying whether the threshold voltage of the memory cell generally corresponds to a final value (446);
Re-executing (444) the block erase operation for the sector of memory cells until it is determined that all cells of the sector have a threshold voltage generally corresponding to the final value. Item 400 (400).
前記セクタの過剰消去されたメモリセルに対して、前記最終値に概ね対応する前記閾電圧が得られるまで、ソフトプログラミング動作を再実行すること(450)は、
前記過剰消去されたメモリセルの前記閾電圧が前記最終値に概ね対応するかどうかを識別することによって、前記過剰消去されたメモリセルの前記ソフトプログラミング動作を検証すること(454)と、
前記過剰消去されたメモリセルに対して、前記セクタの前記過剰消去されたメモリセルが、前記最終値に概ね対応する閾電圧を有していると判定される(458)まで、前記ソフトプログラミング動作を再実行すること(456)とを含む、請求項1に記載の方法(400)。
Re-running a soft programming operation (450) for the over-erased memory cells of the sector until the threshold voltage approximately corresponding to the final value is obtained.
Verifying the soft programming operation of the over-erased memory cell by identifying whether the threshold voltage of the over-erased memory cell generally corresponds to the final value (454);
For the over-erased memory cell, the soft programming operation until the over-erased memory cell of the sector is determined to have a threshold voltage that generally corresponds to the final value (458). The method (400) of claim 1, comprising re-executing (456).
前記中間の閾電圧値および最終の閾電圧値は個別に、3つ以上の閾電圧値(100、200)に概ね対応する3つ以上のデータ状態のうち1つに対応する、請求項1に記載の方法(400)。   The intermediate threshold voltage value and the final threshold voltage value individually correspond to one of three or more data states that generally correspond to three or more threshold voltage values (100, 200). The method (400) described. 前記メモリセルの前記閾電圧を、前記中間の閾電圧および最終の閾電圧の間における1つまたは複数の追加の閾電圧値(100、200)に至らせて、さらにビットを高密度化させるための、メモリセルに対する追加の消去動作(410)およびソフトプログラミング動作(420)をさらに含む、請求項1に記載の方法(400)。   To bring the threshold voltage of the memory cell to one or more additional threshold voltage values (100, 200) between the intermediate threshold voltage and the final threshold voltage to further densify the bit The method (400) of claim 1, further comprising an additional erase operation (410) and a soft programming operation (420) for the memory cell. 前記中間の閾電圧値および最終の閾電圧値は、メモリセルデバイスのユーザによって予め定められる、請求項1に記載の方法(400)。   The method (400) of claim 1, wherein the intermediate threshold voltage value and the final threshold voltage value are predetermined by a user of a memory cell device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11079537B2 (en) 2017-03-27 2021-08-03 Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber and manufacturing method of optical fiber

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100705220B1 (en) * 2005-09-15 2007-04-06 주식회사 하이닉스반도체 Erasing and Programming methods of a flash memory device for increasing program speed of the flash memory device
DE602006009662D1 (en) * 2006-08-24 2009-11-19 St Microelectronics Srl A method of narrowing the threshold voltage distribution of erased flash memory cells during write operations
KR101410288B1 (en) * 2006-09-12 2014-06-20 샌디스크 테크놀로지스, 인코포레이티드 Non-volatile memory and method for linear estimation of initial programming voltage
US7593259B2 (en) 2006-09-13 2009-09-22 Mosaid Technologies Incorporated Flash multi-level threshold distribution scheme
US7986553B2 (en) * 2007-06-15 2011-07-26 Micron Technology, Inc. Programming of a solid state memory utilizing analog communication of bit patterns
KR100885784B1 (en) * 2007-08-08 2009-02-26 주식회사 하이닉스반도체 Soft program method of non volatile memory device
CN101430935B (en) * 2007-11-08 2011-03-23 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Detection method for over-erasing memory unit in flash memory
US7852680B2 (en) * 2008-01-22 2010-12-14 Macronix International Co., Ltd. Operating method of multi-level memory cell
KR101391361B1 (en) * 2008-01-28 2014-05-07 삼성전자주식회사 Flash memory device and erase method thereof
US7791954B2 (en) * 2008-09-22 2010-09-07 Spansion Llc Dynamic erase state in flash device
US8004888B2 (en) * 2008-09-22 2011-08-23 Spansion Llc Flash mirror bit architecture using single program and erase entity as logical cell
US7804713B2 (en) * 2008-09-22 2010-09-28 Spansion Llc EEPROM emulation in flash device
US7881105B2 (en) * 2008-09-22 2011-02-01 Spansion Llc Quad+bit storage in trap based flash design using single program and erase entity as logical cell
US7907455B2 (en) * 2008-09-22 2011-03-15 Spansion Llc High VT state used as erase condition in trap based nor flash cell design
US7864596B2 (en) * 2008-09-22 2011-01-04 Spansion Llc Sector configure registers for a flash device generating multiple virtual ground decoding schemes
US8098530B2 (en) * 2008-11-14 2012-01-17 Micron Technology, Inc. Systems and methods for erasing a memory
US8228727B2 (en) * 2009-11-20 2012-07-24 Macronix International Co., Ltd. Method for programming multi-level cell and memory apparatus
KR101821604B1 (en) * 2011-07-25 2018-01-24 삼성전자주식회사 Method of programming a nonvolatile memory device
US9588883B2 (en) 2011-09-23 2017-03-07 Conversant Intellectual Property Management Inc. Flash memory system
US8811075B2 (en) * 2012-01-06 2014-08-19 Sandisk Technologies Inc. Charge cycling by equalizing and regulating the source, well, and bit line levels during write operations for NAND flash memory: verify to program transition
US8737139B2 (en) * 2012-04-11 2014-05-27 Micron Technology, Inc. Determining soft data for combinations of memory cells
CN103425587B (en) * 2012-05-18 2016-12-14 北京兆易创新科技股份有限公司 The erasing-writing method of a kind of nonvolatile memory and erasing apparatus
KR102140512B1 (en) 2013-10-16 2020-08-03 삼성전자주식회사 Nonvolatile memory devicem, nonvolatile memory system including nonvolatile memory device and operating method of nonvolatile memory system
US9461623B2 (en) 2014-05-15 2016-10-04 Macronix International Co., Ltd. Method and circuit for temperature dependence reduction of a RC clock circuit
KR102274280B1 (en) * 2015-06-22 2021-07-07 삼성전자주식회사 Method of operating a non-volatile memory device
US10128794B2 (en) 2016-09-29 2018-11-13 Macronix International Co., Ltd. Feedback compensated oscillator
US10991433B2 (en) 2019-09-03 2021-04-27 Silicon Storage Technology, Inc. Method of improving read current stability in analog non-volatile memory by limiting time gap between erase and program
KR102644830B1 (en) * 2021-10-20 2024-03-08 한양대학교 산학협력단 3d flash memory for implementing multi-bit and operation method thereof
WO2023068833A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-27 한양대학교 산학협력단 3-dimensional flash memory and operation method therefor
US12088250B2 (en) 2022-11-14 2024-09-10 Macronix International Co., Ltd. Thermally compensated circuits

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07320488A (en) * 1994-05-19 1995-12-08 Hitachi Ltd Batch erasing type non-volatile storage device and its erasing method
JP2001307492A (en) * 2000-04-24 2001-11-02 Samsung Electronics Co Ltd Erasing method for non-volatile semiconductor memory
JP2001357680A (en) * 2000-06-15 2001-12-26 Oki Electric Ind Co Ltd Method for erasing data of non-volatile semiconductor storage device
JP2002109892A (en) * 2000-09-28 2002-04-12 Mitsubishi Electric Corp Nonvolatile semiconductor storage device
JP2003162896A (en) * 2001-09-12 2003-06-06 Toshiba Corp Semiconductor integrated circuit device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5953255A (en) 1997-12-24 1999-09-14 Aplus Flash Technology, Inc. Low voltage, low current hot-hole injection erase and hot-electron programmable flash memory with enhanced endurance
EP0932161B1 (en) 1998-01-22 2004-06-09 STMicroelectronics S.r.l. Method for controlled erasing memory devices, in particular analog and multi-level flash-EEPROM devices
US6711065B2 (en) 1999-09-30 2004-03-23 Infineon Technologies Ag 1 T flash memory recovery scheme for over-erasure
US6628544B2 (en) 1999-09-30 2003-09-30 Infineon Technologies Ag Flash memory cell and method to achieve multiple bits per cell
US6621741B2 (en) 2002-01-30 2003-09-16 Fujitsu Limited System for programming verification

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07320488A (en) * 1994-05-19 1995-12-08 Hitachi Ltd Batch erasing type non-volatile storage device and its erasing method
JP2001307492A (en) * 2000-04-24 2001-11-02 Samsung Electronics Co Ltd Erasing method for non-volatile semiconductor memory
JP2001357680A (en) * 2000-06-15 2001-12-26 Oki Electric Ind Co Ltd Method for erasing data of non-volatile semiconductor storage device
JP2002109892A (en) * 2000-09-28 2002-04-12 Mitsubishi Electric Corp Nonvolatile semiconductor storage device
JP2003162896A (en) * 2001-09-12 2003-06-06 Toshiba Corp Semiconductor integrated circuit device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11079537B2 (en) 2017-03-27 2021-08-03 Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber and manufacturing method of optical fiber

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